2020年北斗导航专题研究：GNSS产业概览、北斗产业链梳理 、北斗导航系统建设的空间段、地面段、用户段
北斗 研究报告
北斗研究报告一、引言北斗导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，于2000年开始研发，2003年首次实现全球定位服务，目前已经进入第三代系统。
本文将对北斗导航系统进行全面的研究，从系统原理、技术特点、应用领域等方面进行分析和探讨。
二、北斗导航系统原理北斗导航系统原理基于全球卫星导航系统（GNSS）技术，包括空间段、控制段和用户段三个基本组成部分。
1.空间段：北斗导航系统采用了三个地球同步轨道卫星和多个中地球轨道卫星组成的混合星座，通过与地面接收设备进行通信，提供全球范围内的导航服务。
2.控制段：北斗导航系统通过控制段确保卫星的正常运行和导航服务的可靠性。
控制段包括卫星监测和控制站、上行链路和下行链路等组成部分。
3.用户段：用户段是指接收卫星信号并进行定位导航的设备，包括北斗导航终端设备和相关应用软件。
三、北斗导航系统技术特点1.全球覆盖：北斗导航系统利用全球卫星星座，实现全球范围内的定位导航服务，能够满足各种不同应用场景的需求。
2.高精度定位：北斗导航系统采用差分定位技术、多普勒测速技术等，能够提供高精度的定位导航服务。
3.多模组合导航：北斗导航系统支持与其他导航系统（如GPS、GLONASS等）的互操作，可以进行多模组合导航，提高导航的可用性和可靠性。
4.系统安全性：北斗导航系统具备安全防护机制，包括加密技术、抗干扰能力等，确保系统数据的安全性和可靠性。
四、北斗导航系统应用领域1.交通运输：北斗导航系统在交通运输领域广泛应用，包括车辆定位、导航辅助、交通管理等。
通过北斗导航系统，可以提高车辆运输效率，减少交通事故的发生。
2.海洋渔业：北斗导航系统在海洋渔业中具有重要作用，可以实时监测渔船位置、监控渔业资源等，提高渔业生产效率和资源管理能力。
3.精准农业：北斗导航系统在农业领域应用广泛，可以进行土壤养分检测、精确施肥、智能灌溉等，提高农业生产效率和环境保护水平。
4.紧急救援：北斗导航系统在紧急救援中发挥重要作用，可以实时定位被困人员或物资，提供准确的救援指令和支持。
gnss主要知识概括
GNSS是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）的缩写，是一种利用卫星进行定位、导航和时间同步的技术系统。
主要的GNSS系统包括以下几个：
1. GPS（全球定位系统）：美国建立的第一代GNSS系统，由一组运行在轨道上的卫星组成。
利用GPS接收器接收卫星发射的信号，并通过计算信号传播时间差来进行定位。
2. GLONASS（格洛纳斯）：俄罗斯建立的GNSS系统，类似于GPS。
它由一组运行在轨道上的卫星组成，也可用于定位和导航。
3. Galileo（伽利略）：欧洲空间局（ESA）和欧盟共同建立的GNSS系统。
它是第一个完全由民用组织运营的GNSS系统，并将提供更为精确的定位和导航服务。
4. BDS（北斗导航卫星系统）：中国建立的GNSS系统，类似于GPS和GLONASS。
它旨在提供全球覆盖的定位、导航和时序服务，并在民用和军事领域有广泛的应用。
GNSS系统的工作原理是将多个卫星分布在地球轨道上，通过接收全球各地的卫星信号，利用三角定位原理计算接收器所在的位置。
接收器通过测量接收到信号的时间差，并将其与卫星的位置信息进行比较，确定自己的位置。
通过同时接收多个卫星信号，可以更准确地确定位置，并提供导航和定位服务。
GNSS技术在各个领域有广泛的应用，包括车辆导航、船舶和航空导航、移动设备定位、精密农业、应急救援等。
它不仅提供准确的位置信息，还可以对时间进行同步，为社会和经济活动带来便利和效益。
北斗导航名词解释
北斗导航名词解释北斗导航是中国自主研发的全球卫星导航系统，由中国国家航天局主导建设。
该系统由一组卫星、地面监测站和用户终端组成，可以提供高精度、高可靠、全天候的导航、定位和时间服务。
以下是北斗导航的一些重要名词解释：1. 北斗导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）：北斗导航系统是一个全球卫星导航系统，由组成导航星座的卫星、地面监测站和用户终端设备构成。
北斗导航系统的建设首先是为了满足中国国内的导航定位需求，然后逐步扩展到国际市场。
2. 北斗导航卫星：北斗导航卫星是组成北斗导航星座的关键部分，主要承担导航和定位功能。
目前，在轨运行的北斗卫星分为地球同步轨道卫星和中圆轨道卫星两类，它们共同构成了全球覆盖的导航星座，提供全球导航定位服务。
3. 北斗地面监测站：北斗地面监测站主要负责卫星信号测量、导航星座状态监测、运行控制等任务。
地面监测站通过对北斗卫星发射的信号进行跟踪和测量，确定卫星的位置和时钟误差，并将这些数据传输给卫星控制中心，实现对卫星的精确控制和管理。
4. 北斗用户终端：北斗用户终端是接收北斗导航信号，实现定位、导航和时间同步功能的设备。
北斗用户终端可分为车载终端、手持终端等不同形式，广泛应用于交通运输、测绘勘察、渔业航行、地质勘探、移动通信等领域。
5. 北斗精度：北斗导航系统提供的定位精度分为两种，即标准定位精度和增强定位精度。
标准定位精度在10米左右，而增强定位精度可实现在米级范围内的高精度定位，满足不同应用领域对精度要求的需求。
6. 北斗增强系统：北斗增强系统是指在标准导航系统基础上，通过增设地面增强站（SBAS）或星上增强器件（SBASR）等设施，提供更高精度、更可靠的导航定位服务。
北斗增强系统可以通过纠偏、时钟同步和增强差分等技术手段，提升导航定位的精度和可靠性。
7. 定位服务：北斗导航系统提供的定位服务是指通过接收北斗导航信号，实现用户终端位置精确确定的功能。
北斗卫星导航系统建设与发展
编者按：2020年11月23日，第十一届中国卫星导航年会在成都召开。
在年会开幕式上，中国卫星导航系统管理办公室副主任杨军作了《北斗卫星导图1 北斗三号全球卫星导航系统星座组网图优于0.2m/s，授时精度优于20ns；亚太地区定位精度优于5m，测速精度优于0.1m/s，授时精度优于10ns。
交通运输方面，北斗系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度实时定位调度监控等领域，使综合交通管理效率和运输安全水平显著提升。
截至2020年10月底，有近700万辆道路营运车辆已经安装使用北斗系统，占运营车辆的96%；3.14万辆邮政快递车辆安装使用北斗系统，占比88%；约1400艘公务船舶安装使用北斗系统，占比75%；约300架通用飞行器安装使用北斗系统，占比11%。
特别是在运输航空器上成功实现了北斗首次应用。
此外，北斗在中欧班列运输、京张高铁建设运营、浩吉和沪昆等铁路测试监测等方面也得到大量应用，为铁路运输高质量发展赋能赋智。
农业领域，基于北斗的农机自动驾驶系统推广应用近4.5万台套，节约50%的用工成本；基于北斗的农机作业监管平台和物联网平台为近40万余台套农机设备提供服务，极大提高了作业管理效率。
林业领域，北斗定位与短报文通信功能广泛应用于森林防火、天然林保护、森林自然调查、病虫害防治等。
渔业领域，为渔业管理部门和渔船提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。
减灾救灾方面，基于北斗的导航、定位、短报文通信功能，提供实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。
已建成部、省、市 （县）三级平台，实现六级业务应用，推广北斗终端超过4.5万台。
湖南、江苏、贵州、广西、四川等地利用北斗/GNSS高精度技术建立地质灾害监测预警系统，在2020年抗击南方洪灾期间，多次成功预报山体滑坡等灾害事件发生，保障了人民生命财产安全。
北斗卫星导航系统简介
北斗卫星导航系统简介（一）概述北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。
系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。
（二）发展历程卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。
中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。
2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。
特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。
为更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。
（三）建设原则北斗卫星导航系统的建设与发展，以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统，强调质量、安全、应用、效益，遵循以下建设原则：1、开放性。
北斗卫星导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放，为全球用户提供高质量的免费服务，积极与世界各国开展广泛而深入的交流与合作，促进各卫星导航系统间的兼容与互操作，推动卫星导航技术与产业的发展。
2、自主性。
中国将自主建设和运行北斗卫星导航系统，北斗卫星导航系统可独立为全球用户提供服务。
3、兼容性。
在全球卫星导航系统国际委员会（ICG）和国际电联（ITU）框架下，使北斗卫星导航系统与世界各卫星导航系统实现兼容与互操作，使所有用户都能享受到卫星导航发展的成果。
北斗导航卫星系统(CNSS或BDS)简介
北斗IGSO卫星介绍
IGSO卫星即倾斜地球同步轨道卫星 •由于北斗MEO卫星的发射周期较长，要完成27颗的发射需要至少10～20年的时间，为了让北斗系统 尽快的实现区域的服务，首先发射了3颗IGSO卫星，目前可观测到6颗 •这些IGSO卫星的轨道高度和GEO卫星类似，绕地球一圈也是24小时，但是轨道并不正好在赤道上， 而是和赤道面有个夹角，这种卫星在地球固定一个位置看到的轨迹是如右图所示的同地面平行的“8” 字形 •IGSO卫星虽然不是完全同地面静止的，但是大部分时候在中国境内都能看到，所以保证了北斗系统 的区域性立即可用
那么，北斗系统为什要设计用27颗MEO卫星呢？ •美国在设计 GPS 的时候，“够”的定义是保证地球上任何地点任何时间都可以定位，即能看到至少 4 颗 卫星；按照这个要求，在六轨面和轨道高度 20200km 的前提下，只要 21 颗卫星就够了，所以，GPS 选 择了 21 工作卫星 + 3 备份卫星的基础星座。同时代的 GLONASS 的设计是三轨面 21 工作卫星 + 3 备份卫 星，同样可以保证全球任何时间都能看到至少 4 颗卫星
北斗民用频段 北斗一号短报文
北斗二号
频段
Tx Rx B1I B2I B3I
Frequency(MHz)
中心频率
下限频率
上限频率
1615.68
1611.1
1620.26
2491.75
2487.17
2496.33
1561.098 1559.052 1563.144
1207.14
1196.91
1217.37
目前北斗系统的精度不够高很大一部分的原因是中国的原子钟不行
•卫星导定位中，时间系统有着极其重要的意义，在由跟踪站对卫星进行定轨时，要求卫星位置 的误差小于1cm时，相应的时刻误差应小于2.6μs；如果要求测量的距离误差小于1cm时，则信号 传播时间的测定误差应小于 0.03ns •中国的原子钟相对国外产品，体积大、质量重、精度还差了一个量级，这种高精尖的技术国外 是对中国禁运的，我们只能靠自己
(完整版)北斗卫星导航系统常识简介
北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。
是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。
一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。
中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。
2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。
北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。
该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。
特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。
北斗产业应用前景广阔，预计到2020年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币，年复合增长率达到40%以上。
北斗应用的现状及发展趋势
北斗产业链的现状及发展趋势北斗卫星导航系统是继美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧洲的伽利略之后，我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。
地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。
系统按照“三步走”的总体规划分步实施：第一步，2000年形成北斗卫星导航试验系统区域有源服务能力；第二步，2012年形成北斗卫星导航系统区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。
2012年12月27日，北斗系统向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务，标志着第二步建设圆满完成。
2015年3月30日，随着首颗新一代北斗导航卫星成功发射，第三步全球组网建设工作全面启动，2016年3月30日，第22颗北斗导航卫星成功发射，将进一步增强系统星座稳健性，强化系统服务能力，为系统服务从区域向全球拓展奠定坚实基础。
预计2018年将率先为“一带一路”国家提供基本服务。
我国高度重视并积极推动北斗卫星导航产业发展，发布了《国家卫星导航产业中长期发展规划》，从国家层面对卫星导航产业长期发展进行了总体部署。
在国家产业政策、专项示范项目等推动下，我国北斗产业迅速发展。
据中国卫星导航定位协会统计：2012年我国北斗卫星导航与位置服务产业产值接近40亿元，北斗终端社会持有量23万余套;2013年北斗产值102亿元，北斗终端社会持有量超过130万套;2014年国内卫星导航市场新增销售产品及系统超过80%已采用北斗兼容技术;2015年北斗市场规模将达到300亿-400亿。
一、北斗产业链现状按照行业通行统计方式，卫星导航产业链一般分为以下几个环节：卫星制造、卫星发射、配套地面设备建设、卫星导航应用以及下游市场。
由于卫星制造、卫星发射、配套地面设备建设等均属于军事设施，而北斗产业的未来发展民用市场将占据很大比重。
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2020年北斗导航专题研究：GNSS产业概览、北斗产业链梳理 、北斗导航系统建设的空间段、地面段、用户段
正文目录
一、GNSS产业概览 (4)
（一）什么是GNSS (4)
（二）GNSS市场情况 (6)
二、北斗导航系统完成全球组网在即 (8)
（一）北斗导航系统建设情况 (8)
1、空间段：即将完成北斗三号系统全面组网，覆盖范围进一步完善 (9)
2、地面段：地基增强系统构建“全国一张网”，实现高精度定位 (10)
3、用户段：国产基础产品快速发展，5G商用加速下游应用行业拓展 (13)
三、北斗产业链梳理 (18)
（一）北斗产业链高速发展，上下游产业链完备 (18)
（二）产业链涌现出大批优质企业，助力行业发展 (20)
（三）重点公司推荐 (21)
四、风险提示 (22)
图表目录
图1：卫星定位系统原理 (4)
图2：世界主要卫星导航系统 (5)
图3：全球主要卫星的轨道比较图 (6)
图4：全球卫星导航系统市场分布 (7)
图5：2017年全球主要国家卫星导航系统产业收入占比 (7)
图6：我国北斗导航系统“三步走”建设路线 (8)
图7：北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成 (9)
图8：北斗可见卫星数 (10)
图9：GPS可见卫星数 (10)
图10：北斗地基增强系统组成示意图 (11)
图11：框架网北斗基准站分布示意图 (12)
图12：千寻位置服务覆盖范围 (12)
图13：千寻位置下游运用空间广阔 (12)
图14：2019-2029年卫星导航系统收入来源预测 (14)
图15：2019-2029年下游应用领域累计收入预测 (15)
图16：北斗导航三大应用市场及发展现状 (16)
图17：我国卫星导航与位置服务产业产值增长图 (18)
图18：我国卫星导航与位置服务产业链各环节产值占比 (18)
图19：我国卫星导航与位置服务产业链各环节产值比例 (19)
图20：我国卫星导航专利累计总量统计 (20)
图21：我国卫星导航专利技术领域分布 (20)
图22：军工行业历史PE Band (23)
图23：军工行业历史PB Band (23)
表1：全球四大卫星导航系统对比 (5)
表2：2017-2019年北斗三号系统发射情况 (9)
表3：2020年北斗导航系统预计提供服务 (13)
表4：全球卫星导航市场十大细分领域发展展望 (15)
表5：我国北斗导航下游应用市场发展状况 (16)
表6：我国5G商用全面加速 (17)
表7：北斗+5G的应用潜力 (17)
表8：2017-2019年北斗三号系统发射情况 (20)
表9：中国卫星导航系统管理办公室北斗基础产品及推进单位名单 (21)
表10：北斗产业链重点推荐方向 (22)。